简单电力系统的潮流计算

个辐射形网络，由功率分点开始，分别从其
两侧逐段向电源端推算电压降落和功率损耗。
闭 式 网 络 的 计 算 过 程
22
注意： 求功耗时，功率分点电压未知，近似以UN 代 计算循环功率时，两端电压及额定电压已有效 值带入计算（各点电压的相位差角不大）
23
3、环形网络中变压器变比不匹配时的循环功 率 10.5/242
Pa .0
P2 ( r23 r31 ) P3 r31 r
~ Sa .0
~ ~ S2 (r23 r31 ) S3 r31 r
Q2 ( r23 r31 ) Q3 r31 Qa .0 r ~ ~ S2 r12 S3 (r12 r23 ) ~ Sb.0 r
二、调整控制潮流的手段
1. 串联电容
作用：抵偿线路的感抗，将其串联在环网中阻抗相对 过大的线路上，可起转移其他重载线路上流通功率 的作用。 2. 串联电抗
作用：限流，将其串联在重载线路上可避免该线路
过载。但其上的电压损耗增大，影响电压质量，并 对系统运行的稳定性有影响，一般不用。
3.
附加串联加压器 作用：产生一环流或强制循环功率，使强制 循环功率与自然分布功率的叠加可达到理想
当有功分点 和无功分点 不一致时， 将在哪一个 分点解列？
2.两端供电网络中的功率分布
回路电压为0的单一环网等值于两端电压大小相等、 相位相同的两端供电网络。同时，两端电压大小不相等、 相位不相同的两端供电网络，也可等值于回路电压不为0 的单一环网。
Sa U1 1 Z12 2 Z23 Sc 3 Z34 Sb U4 4
即有功功率损耗最小时的功率分布应按线路电 阻分布而不是阻抗分布。 按阻抗分布功率，叫功率自然分布，这种分布 是不加控制的。 为了保证供电的安全、优质、经济的要求，因 此需调整控制潮流。
高频考点五：电力线路中功率的流 向与电压相角、幅值的关系
28
高频考点六：电力线路的空(轻)载运 行特性
29
高频考点七：环形电力网潮流控制的手段
2
r23
( Pa P2 P3 )2 (Qa Q2 Q3 )2 UN
2
r31
2( Pa P2 ) 2( Pa P2 P3 ) P 2 Pa 2 r12 r23 r31 0 2 2 Pa U N UN UN 2(Qa Q2 ) 2(Qa Q2 Q3 ) P 2Qa 2 r12 r23 r31 0 2 2 Qa U N UN UN
* * * * * *

UN d U Z 12 Z 23 Z 34
* * *
*
•流经阻抗Z43功率为：
S b Z 21 S ( Z 32 Z 21 ) S 3 2 Z 12 Z 23 Z 34
UNd U Z 12 Z 23 Z 34
* * * *
*
*
*
* * * * * * * * * * * *
*
*
*
*
*
为流经阻抗Z12的功率
第三步：用相同的方法求解
~ Sb
~ * ~ ( Z 23 Z 21 ) S3 Z 21 S2
* *
Z 12 Z 23 Z 31
Sa 2 Z12
*
*
*
，为流经阻抗 Z 31的功率
Sb 3 1’ Z31
1
Z 23
3
~ S3
P2 l12 P3 ( l12 l 23 ) Pb l12 l 23 l 31 Q2 l12 Q3 ( l12 l 23 ) Qb l12 l 23 l 31
若各导线各不相同，且
r12
x12

r23
*
x 23

r31
*
x 31
~ Sa
~ * ~ ( Z 23 Z 31 ) S2 Z 31 S3
* *

~ Sm l m l ~ Sm lm l

第四步：计算整个网络的功率分布(初步功率分布)
重要概念
• 功率分点：网络中某些节点的功率是由两侧向其流动的,标 记 。分为有功分点和无功分点。 • 在环网潮流求解过程中，在功率分点处将环网解列。
在无功分点处解列， 因为电网应在电压最低处 解列，而电压的损耗主要 为由无功功率流动引起的， 无功分点的电压往往低于 有功分点的电压。
1、变压器中的电压降落、功率损耗和电能损耗
用变压器的 型电路 1) 功率损耗 A、变压器阻抗支路中损耗的功率
' S2 ~ S ZT ZT U2 2
~ S1
~ S1
ZT
~ ~ S 2 S2
P '2 Q ' 2 2 2 2 RT jX T U2
S U I N
*
Sa Sa S2 Sa S2 S3 Z12 Z 23 ( ) Z 31 ( )0 UN UN UN UN UN UN Z12 S a Z 23 ( S a S 2 ) Z 31 ( S a S 2 S 3 ) 0 S a Z 31 S ( Z 23 Z 31 ) S 2 3 Z 12 Z 23 Z 31
~ Sa .0为 理 想 功 率 分布
值。 功 率 分 布
~ ~ ~ Sa .0 Sa S fc ~ ~ ~ S fc Sa .0 Sa
UN EC ~ S fc * Z
*
~ S a为 自 然
~ S fc为强制 循环功率
~ Sa
E c
~ S1
~ Sa .0
Z 12
~ S fc
一、调整控制潮流的必要性
1 若各段参数相同 2
~ Sa
Z 12
~ S1
~ S2
P2 ( l 2 3 l 31 ) P3 l 31 Pa l12 l 23 l 31 Q2 ( l 2 3 l 31 ) Q3 l 31 Qa l12 l 23 l 31
~ Z 31 Sb
~ S2
~ Z 31 Sb ~ Sb.0
*
Z 23
EC
.
S
*
fc
Z
UN
( S a .0 S a ) Z E cx jEcy UN
*
~ S3
三、具体实现方法
1、串联电抗—原理上存在缺陷，未使用 高压输电系统中—提高稳定 2、串联电容 中压配电系统中—改善电压质量 未能作为控制潮流手段—须开关频繁投切 3、借附加串联加压器控制潮流
* *
Z 12 Z 23 Z 31
这时网损则为：
Pa Qa UN
2 2 2
*
*
*
~ Sb
~ * ~ ( Z 23 Z 12 ) S 3 Z 12 S 2 Z 12 Z 23 Z 31
* * *
P
r12
( Pa P2 )2 (Qa Q2 )2 UN
3) 根据制造厂提供的试验数据计算其功率损耗
2 '2 2 '2 PKU N S2 U K %U N S2 PZT , QZT (还可对应下标为1) 2 2 2 1000U 2 S N 100U 2 S N 2 2 PU I % S U 0 1 0 N 1 P , Q YT YT 2 2 1000U N 100U N 进一步简化：U 1 U 2 U N , S1 S1' , S 2 S 2'
' ' P2' Q2 P2' Q2 RT j XT 2 2 U2 U2 2 2 2 2
U 1
~ S yT
YT
U 2
PZT jQ ZT
B、变压器励磁支路损耗的功率 * ~ G jB U 2 G U 2 jB U 2 P jQ SYT YT U1 U 1 T T 1 T 1 T 1 YT YT
高频考点四：简单环网和两端供电网络的潮流计算
二、 环形网络中的潮流计算
1. 环形网络中的功率分布。介绍的是最简单的单 一环网，主要由一个电源供电。
～
G
4 TT-3
6
第一步：将单一环网等值电路简化为只有线路阻抗 的简化等值电路。
1) 根据网络接线图以及各元件参数计算等值 电路；
电力系统分析基础 Power System Analysis Basis （三）
主讲人：朱晓荣
。
高频考点一：电压质量指标
2
高频考点二：电力线路的电压降落 和功率损耗
3
高频考点二：电力线路的电压降落 和功率损耗
4
高频考点二：电力线路的电压降落 和功率损耗
5
高频考点三：变压器的电压降落和功率损耗
C、变压器始端功率
~ ~ ~ ~ S1 S2 SZT SYT
2)、电压降落 （为变压器阻抗中电压降落的纵、横分量）
' ' P2' RT Q2 XT P2' X T Q2 RT UT , UT U2 U2
注意：变压器励磁支路的无功功率与线路导纳支路的 无功功率符号相反
*
*
*

UN d U Z 12 Z 23 Z 34
* * *
*
S c
,
称为循环功率（注 意方向）
4) 计算各线段的电压 降落和功率损耗，
Z 12
~ Sa ~ Sc
~ Sb
Z 34
过程为：求得网络
功率分布后，确定 其功率分点,
~ S2
Z 23
~ S3
及流向功率分点的功率，在功率分点即网络 最低电压点将环网解开，将环形网络看成两
Z23
S2
S3
由此，扩展到相应的多节点网络的计算当中：
S a S b
Zm S m Z Z m S m Z
* * *
*
Z

Sa
S
2
Z
2
Z
3
S
3
S S S 校验 a m b
注意：均一网
S
a

m 1
R S
m
n
m
jX

PZT
2 2 PK S 2 U K %S N S2 , QZT 2 2 1000S N 100 S N
PZT
PK S U K %S N S , Q ZT 2 1000S N 100 S
2 1
2 1 2 N
要注意单位 间的换算。
P0 I 0 %S N PYT , QYT 1000 100
~
10.5kV
242 231 T1 1
10.5/231
T2
~ Sc
将图中短路器1断开时 其左侧电压为10.5×242/10.5=242kV；
右侧电压为10.5×231/10.5=231kV；
从而，将该断路器闭合时，将有顺时针方向的循环功
率流动，其表达式仍与两端供电网络相同。
24
§3.4 电力网络潮流的调整控制
2) 以发电机端点为始端，并将发电厂变压器的 励磁支路移至负荷侧； 3) 将同一节点下的对地支路合并，并将等值电 路图重新编号；
4
Z14
1
Z12
2
Z25
5
y10
y20
3
y30 Z36
6
11
4) 在全网电压为额定电压的假设下，计算各变电所的运 算负荷和发电厂的运算功率，并将它们接在相应节点。 1
I ~ 1 S1
3) 通过近似方法，从功率中求取相应的电流， 电压近似认为是额定电压,且不计损耗：
Z12 S a Z23 ( S a S 2 ) Z31 ( S a S 2 S 3 ) U N dU
*
*
*
*
*
*
• 流经阻抗Z12功率为：
S a Z 34 S ( Z 23 Z 34 ) S 2 3 Z 12 Z 23 Z 34
x r
m m
常数
m
R

jX

R S

m 1 m
n
m
R

X S X
m 1 m
n
m
若网络中所有线段单位长度的参数完全相等，且 z1 r1 jx1
~ Sa ~ Sb
~ * Sm z1 l m z1 l ~ * S m z1 l m z1 l
~ Z Sa I a
~ Sb
12
2
I 2 ~ S2
3
~ S3
I 3
第二步：用简化的回路电流法解该简化等值电路 Z (I I ) Z (I I I )0 Z I
12 a 23 a 2 31 a 2 3
通过近似方法，从功率中求取相应的电流，电压近似认为是 额定电压：
S2
S3
以回路电压不为0的单一环网为例，其求解过 程为： U dU U 4 1)设节点1、4的电压差为： 1 2) 用简化的回路电流法解简化等值电路 Z (I I ) Z ( I I I ) dU Z I
12 a 23 a 2 34 a 2 3